Hirnareale Die Illusion von Einsicht

Spätestens seit seiner Wahl zum amerikanischen Präsidenten hat sich Barack Obama mit sympathischem Grinsen und sonorer Stimme in den Köpfen der Menschen festgesetzt. Doch dieses Image ist neu: „Barack Obama hat noch Arbeit vor sich. Hirnscans von Probanden zeigten ein auffälliges Fehlen starker Reaktionen beim Betrachten von Mr. Obama“, schrieben Forscher Ende 2007 in einem Gastbeitrag für die New York Times. Das Team um den Neuropsychologen Marco Iacoboni von der Universität in Los Angeles, UCLA, hatte zwanzig noch unentschlossene Wähler mittels funktioneller Magnetresonanztomographie (fMRI) getestet. Ihnen wurden Bilder und Videos der damals sieben aussichtsreichen Bewerber um das Präsidentenamt gezeigt; die gemessenen Aktivierungsmuster in ihren Gehirnen wurden anschließend von den Forschern interpretiert.

Während Obama im Gehirnscan vor allem durch Funkstille auffiel, konnten andere Kandidaten offenbar die Empathiezentren des superioren Temporal-Sulkus und den inferioren Frontalkortex erregen. Hillary Clinton dagegen brachte die Angstzentrale in der Region der Amygdala zum Leuchten, gleichzeitig aber auch den cingulaten Kortex - ein Anzeichen, so die Autoren, für einen Kampf gegen „unterbewusste Impulse, Mrs. Clinton zu mögen“, der sich in den Wählerhirnen abgespielt habe. In Wallung versetzt wurden diese schon durch das Lesen der Worte „Republikaner“, „Demokrat“ und „unabhängig“: Neben der Amygdala sprangen dabei das Ekel-Areal Insula, aber auch die Belohnungszentren des ventralen Striatum und andere Hirnareale an, deren Aktivität mit „Zuneigung und Verbundenheitsgefühl verbunden sind“.

Aktivierungsmuster klären wenig

Was kann man aus diesem Feuerwerk der Hirnregionen lernen? Vor allem, dass manche Forscher auch vor grobem Unfug nicht zurückschrecken, um in die New York Times zu kommen. Drei Tage später druckte die Zeitung eine von prominenten Neurowissenschaftlern unterschriebene, gepfefferte Gegendarstellung ab. Das Kolportieren einer nicht von Fachkollegen gegengelesenen Studie, welche unwissenschaftliche und unbegründete Schlussfolgerungen über ein so wichtiges Thema wie die Präsidentenwahl enthalte, sei besorgniserregend, schrieben die Kritiker um Iacobonis UCLA-Kollegen Russ Poldrack. „Ob ein Mensch Angst oder Verbundenheit empfindet, lässt sich nicht aus der Aktivität eines bestimmten Hirnareals schließen.“ Schließlich seien die meisten Areale an einer ganzen Reihe mentaler Zustände beteiligt. So wird etwa die Amygdala auch bei positiven Emotionen aktiv, ebenso wie beim Betrachten sexuell anregender Bilder oder wohlgeformter Renaissance-Skulpturen.

Auch wenn man die zitierte Studie als besonders misslungen ansieht: Der Versuch, die menschliche Psyche und so komplexe Phänomene wie Angst, Trauer, Liebe oder Frömmigkeit mit beobachteten Aktivierungsmustern im Gehirn gleichzusetzen, wird häufig unternommen. Das Gros der rund 20.000 in Fachzeitschriften publizierten Studien, die seit 1992 mit Hilfe der fMRI-Technik die neuronalen Grundlagen von Wahrnehmung und Denken ergründen wollten, versucht es.

Der „Sitz Gottes“ im Gehirn

Während in frühen Experimenten noch einfache Zusammenhänge erforscht wurden, wie etwa die Aktivierung des visuellen Kortex durch blinkende Lichter, ging es ab Ende der neunziger Jahre mehr und mehr um den menschlichen Geist schlechthin. Was Wissenschaftler meist vorsichtig als „neuronale Korrelate“ der untersuchten kognitiven Funktionen bezeichnen, wird in den Medien dann schnell zum „Angstzentrum“ oder dem „Sitz Gottes“ im Gehirn. „Eigentlich liefert die fMRI nur Informationen über die Neuroanatomie“, sagt der Züricher Neuropsychologe Lutz Jäncke. „Aussagen über höhere kognitive Fähigkeiten sind damit nur sehr eingeschränkt möglich.“ Das liegt einerseits an der geringen zeitlichen Auflösung der Methode - nicht einmal ansatzweise kann die sich im Bereich von Millisekunden abspielende Kommunikation zwischen Nervenzellen abgebildet werden. Ein weiteres Problem sind die abgeleiteten, bunten Aktivierungskarten des Gehirns: „Was man da sieht, sind eben immer nur Korrelationen psychischer Aktivität“, sagt Jäncke.

Was diese Korrelationen wirklich bedeuten, ist eine philosophische Frage, aber nicht nur. Denn die Grundannahme bei der fMRI-Interpretation, dass die tatsächlich gemessene erhöhte Durchblutung eines Hirnareals dem Feuern der dort sitzenden Nervenzellen entspricht (siehe „Alles eine Frage des Sauerstoffverbrauchs“), ist durchaus nicht trivial. „Das funktioniert nur so ungefähr“, meint Nikos Logothetis, Direktor am Max-Planck-Institut für kybernetische Biologie in Tübingen. Er hatte im Jahr 2001 in einer der meistzitierten Studien des Fachs nachwiesen, dass die Durchblutungsänderungen tatsächlich mit dem Feuern ganzer Gruppen von Nervenzellen einhergehen.

Nervenaktivität, wo keine ist

Dass das nicht immer der Fall sein muss, zeigte zuletzt im Januar eine in Nature veröffentlichte Arbeit. Forscher der New Yorker Columbia-University hatten die Sehregion im Kortex von Rhesusaffen freigelegt und mit empfindlichen Videokameras und Elektroden parallel dessen Durchblutung sowie die fMRI-Aktivität gemessen, während die Tiere sich Lichtreize auf einem Bildschirm ansahen. Durchblutung und Nervenfeuern waren zunächst, wie erwartet, synchron. Wenn aber auf den winzigen Lichtpunkt, der sonst das Folgen eines größeren Reizes ankündigte, nur Dunkelheit folgte, blieben die Nervenzellen weitgehend stumm. Die Blutgefäße erweiterten sich trotzdem wie gewohnt - und das würde in einem fMRI-Bild Nervenaktivität vorgaukeln, wo keine ist.

Inwieweit solche vorsorglichen Durchblutungsänderungen die Aussagekraft von fMRI-Studien in Frage stellen, ist nun Thema eines Expertenstreits. Für den Mathematiker und Neurobiologen Nikos Logothetis steckt dahinter die viel größere Frage, was die Stärke eines Neuronengewitters überhaupt über kognitive Prozesse aussagt: „Es kann zum Beispiel sein, dass das Signal zum Großteil von neuromodulatorischen Nervenzellen generiert wird, die lediglich die Aktivität übergeordneter Hauptneuronen verstärken oder hemmen. Die Aktivität der eigentlich relevanten Zellen, geht dabei aber weitgehend unter.“ Das sei besonders gravierend bei der Untersuchung komplexer Denkprozesse, da diese vermutlich auf der Aktivität von sehr viel weniger Zellen beruhten, als etwa die Wahrnehmung eines Lichtreizes im visuellen Kortex. „fMRI verpasst einfach sehr viel relevante Aktivität“, sagt Logothetis.

Nicht die Methoden sind das Problem

Das alles schmälert seiner Ansicht nach nicht die Verdienste einer „phantastischen“ Methode, die in Kombination mit anderen Messverfahren tatsächlich helfen könnte, die neuronalen Grundlagen des menschlichen Geistes zu verstehen. Bei der richtigen Fragestellung liefere die fMRI überaus wertvolle Antworten. Doch den meisten Studien fehle es eben an einer sinnvollen Fragestellung und testbaren Hypothesen, sagt sein Kollege Lutz Jäncke. „Da werden einfach Probanden mit irgendwelchen Stimuli traktiert, und nachher guckt man mal, wo es aufleuchtet“, beschreibt Jäncke das weitverbreitete Verfahren der Post-hoc-Analyse, also des kausalen Verknüpfens zweier gleichzeitig auftretender Beobachtungen. Mit dem richtigen statistischen Verfahren lasse sich auch fast immer etwas finden. Trotzdem sieht auch Jäncke das Problem nicht so sehr in der Methodik, die, richtig angewandt und durch andere Methoden ergänzt, wichtige Ergebnisse liefern könne, sondern in den oft hochspekulativen Interpretationen vieler Studien.

„Die Grundannahme, dass bestimmte kognitive Funktionen an bestimmten Stellen des Gehirns verortet sind, stimmt so nur für primäre sensorische und motorische Areale. Für komplexere Funktionen ist sie überholt“, meint Günther Knoblich von der Universität im holländischen Nimwegen. Den Experimentalpsychologen ärgert vor allem, wie Unmengen von Forschungsgeldern in sündhaft teure fMRI-Studien gesteckt würden, die am Ende nur altbekannte Phänomene der Psychologie mit „Neuro-Anstrich“ versähen.

Der Neuro-Anstrich wirkt leider überzeugend

Der inflationäre Gebrauch der Vorsilbe „Neuro“ bringt auch Lutz Jäncke auf die Palme: Mittlerweile hätten sich eine Reihe von „Bindestrichwissenschaften“ wie Neuro-Ökonomie, Neuro-Marketing oder Neuro-Pädagogik entwickelt, denen es meist an theoretischer Fundierung und Zielen fehle. „Um die Effektivität einer neuen Lehrmethode zu testen, muss ich die Schüler nicht in den Scanner schicken - da tut es auch eine ganz einfache Lernzielkontrolle.“

Welche Überzeugungskraft der Neuro-Anstrich entwickeln kann, belegt eine Studie, die Deena Skolnick Weisberg von der Yale-Universität vergangenes Jahr im Journal of Cognitive Neuroscience veröffentlichte. Die Psychologin präsentierte Versuchsteilnehmern schlechte, weil zirkuläre Erklärungen für psychologische Phänomene. Diese folgen verkürzt dem Schema „Menschen mögen Hunde, weil sie eine Vorliebe für vierbeinige Haustiere haben“. Versah Skolnick diese tautologischen Aussagen mit Begriffen des Neuro-Jargons („Hirnscans des Präfrontalkortex zeigen, dass Menschen Hunde lieben . . .“), so kam Laien die Erklärung weit plausibler vor. Lediglich Experten ließen sich vom neuronalen Schein nicht blenden und schätzten beide Erklärungen als gleich schlecht ein.

Bilder sagen mehr als Grafiken und Tabellen

Zu einem ähnlichen Ergebnis kommt auch eine Studie von Forschern der Universitäten von Colorado und Kalifornien, die Probanden identische Artikel über Ergebnisse der Kognitionspsychologie vorlegten. Wurden diese von fMRI-Bildern ergänzt, bewerteten die Versuchsteilnehmer die im Text vorgebrachten Argumente als wesentlich glaubwürdiger, als wenn die Artikel nur mit Grafiken und Tabellen illustriert waren.

Die Studienleiter sehen darin einen Beleg dafür, dass es tatsächlich die farbigen Hirnkarten sind, die bildgebenden Verfahren wie fMRI ihre Glaubwürdigkeit und Popularität verleihen. Selbst ausgesprochene Nicht-Nachrichten wie „Neugier hat neuronale Grundlagen“ geraten so unverdientermaßen in die Schlagzeilen.

Das eigene Verständnis hoffnungslos überschätzt

Doch warum wirken die bunten Hirnbilder so überzeugend? Anders als die komplexen Theorien des Geistes, an denen etwa Philosophen und Psychologen arbeiten, scheinen sich die Ergebnisse bildgebender Verfahren auch dem Laien zu erschließen. „Die Bilder erzeugen im Betrachter eine Illusion von Einsicht, die er in Wirklichkeit nicht hat“, erklärt der Psychologe Frank Keil die Faszination. An der Yale-Universität erforscht Keil die Mechanismen, mit denen der Mensch die Tiefe seines eigenen Verständnisses komplexer Zusammenhänge ein- und dabei gern hoffnungslos überschätzt.

„Mir scheint die Begeisterung für die Bilder auch zu illustrieren, dass wir im Kern immer noch Dualisten sind“, sagt Günther Knoblich. Der Mensch unterscheide intuitiv zwischen den Zuständigkeitsbereichen des Körpers und des Geistes. Der eine gelte als selbstverständlich, der andere als Mysterium. „Entsprechend groß ist die Faszination, wenn wir die eigentlich banale Tatsache vorgeführt bekommen, dass auch unser subjektives Empfinden materielle Korrelate hat.“